桂花精油化学成分研究

桂花精油化学成分研究 徐继明 Ξ , 吕金顺 (江苏省低维材料化学重点建设实验室 (淮阴师范学院) , 淮安 223300) 摘 　要 :用水蒸汽蒸馏法对江苏产桂花精油进行了提取 , 并用 GC - MS 联用仪 对其有效成分进行了测定。结果表明 : 江苏产桂花精油的香味成分主要是萜 烯、醇类、氧化芳樟醇类、52己基二氢呋喃222酮、紫罗兰酮类、邻苯二甲酸酯 类 , 其中邻苯二甲酸酯类含量最大。对水蒸汽蒸馏后的桂花水溶液进行萃取和 GC - MS 测试 , 进一步证实了邻苯二甲酸酯的存在。与其它产地的桂花精油化 学成分比较 , 其主要的香味成分基本相同 , 但邻苯二甲酸酯含量不同 , 这一研 究结果表明 : 研究不同产地的香料香味成分时需要将多种提取方法结合 ;对现 有应用于化妆品和食用香精的桂花精油是否含有邻苯二甲酸酯需作进一步的研 究。 关键词 :桂花 ; 精油 ; GC - MS ; 邻苯二甲酸酯类化合物 ; 香料 ; 化妆品 中图分类号 :R284. 1 　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :100020720 (2007) 012037205 　　桂花 (Osmanthus fragrans Lour. ) 系木樨科木樨 属植物 , 主产于我国广西、湖南、贵州、江苏、浙 江、福建等地[1 ] , 是我国十大传统名花之一。其浸 膏和净油的桂花香气具有清新高雅、幽雅留长而 深受喜爱 , 是一种高档的花香天然香料 , 被广泛 应用于食品和香料中。桂花芳香成分的研究始于 20 世纪 60 年代。采用的方法是将水蒸汽蒸馏法、 超临界萃取法、动态顶空吸附法和 GC - MS 检测 方法应用于桂花浸膏、净油、头香的芳香成分研 究[2～7 ] 。但由于采用的原料来自不同的产地 , 提取 方法及检测时的色谱柱也有不同 , 造成国内对桂 花香料成分的分析结果不同。本文用水蒸汽蒸馏 法对江苏产桂花提取 , 用气相色谱 - 质谱联用仪 对其成分进行了分析 , 并将目前已得到的研究结 果进行了比较。以便将桂花精油更科学、更安全 的用于化妆品和食品等领域。 1 　实验部分 1. 1 　仪器与试剂 美国 Agilent Technologies 6890N - 5973N GC - MS联用仪 ; 水蒸汽蒸馏装置。乙醚、硫酸钠试剂 均为分析纯。 化学工作站 G1701DA MSD ChemStation。 色谱条件 : 色谱柱 DB - 17MS 0. 25 mm i. d. × 30 m , 0. 25μm , 柱温 40 ℃, 程序升温 : 40 ℃下保 留 1 min , 然后以 10 ℃Πmin 升到 100 ℃, 再以 8 ℃Πmin升至 230 ℃, 维持 20 min ; 载气为 He 气 ; 进 样量 1μL ; 分流比为 20∶1。 质谱条件 : EI 离子源 , 电子能量 70 eV、接口 温度为 260 ℃、质量范围为 20～550AMU , 溶剂延 迟 1 min。 1. 2 　挥发油的提取 在 9 月从江苏淮安采取具有淡淡清香味的新 鲜桂花 85 g , 用蒸馏水洗涤后进行常规水蒸汽蒸 馏 3 h , 馏液用 2000 mL 乙醚分次萃取 , 萃取液用 无水 Na2 SO4 干燥 , 水浴蒸去乙醚 , 得有桂花香型 气味的淡黄色挥发油 1. 2 g。 1. 3 　残液成分的提取 取以上水蒸汽蒸馏后的浸泡桂花的热水水溶 —73— 第 26 卷第 1 期 2007 年 1 月 　　　　　　　　　　　　 分析试验室 Chinese Journal of Analysis Laboratory 　　　　　　　　　　　　 Vol. 26. No. 1 2007 - 1 Ξ 收稿日期 : 2006203207 ;修订日期 : 2006205226 基金项目 : 国家自然科学基金 (20571029)项目资助 作者简介 : 徐继明 (1968 - ) , 男 , 副教授 液 , 过滤除渣后用乙醚萃取 3 次 , 乙醚萃取溶液用 无水硫酸钠干燥一夜 , 水浴蒸去乙醚 , 得有桂花 香味、淡黄色澄清溶液 1. 5 g。 1. 4 　成分分析 按上述 GC - MS 条件对桂花精油进行分离鉴 定 , 启动 G1701DA MSD ChemStation 化学工作站 , 检索 NIST02 谱图库 , 结合有关文献人工检索确定 其化学组成 , 采用峰面积归一化法确定各组成在 挥发油中的百分含量 , 结果见表 1 , 离子流图见 图 1。 表 1 　桂花挥发油的化学分析结果 Tab. 1 　Analytical results of volatile oil in Osmanthus fragrant Lour . flower 峰号 保留时间 tRΠmin 化合物名称 分子式 质量分数 wΠ% 相似度Π% 1 3. 69 3 - 甲基 - 2 - 丁醇 C5 H12O 13. 26 90 2 3. 85 3 - 乙基 - 3 - 甲基庚烷 C10 H22 4. 90 90 3 4. 14 乙苯 C8 H10 0. 19 94 4 4. 60 3 - 甲基 - 5 - 己烯 - 1 - 醇 C7 H14O 1. 06 90 5 5. 05 苯乙醛 C8 H8O 0. 36 91 6 5. 17 苯甲醇 C7 H8O 0. 44 92 7 5. 32 1 - 壬醇 C9 H20O 0. 66 90 8 5. 57 环己酮 C6 H10O 1. 11 87 9 6. 61 顺 - 氧化芳樟醇 C10 H18O2 0. 49 95 10 7. 41 反 - 氧化芳樟醇 C10 H18O2 0. 28 92 11 7. 49 芳樟醇 C10 H18O 0. 23 96 12 7. 90 3 ,7 - 二甲基 - 1 ,5 ,7 - 辛三烯 - 1 - 醇 C10 H16O 0. 12 90 13 9. 63 苯乙醇 C8 H10O 0. 59 94 14 10. 02 2 ,6 - 二甲基 - 3 ,7 - 辛二烯 - 2 ,6 - 二醇 C10 H18O2 0. 74 83 15 10. 80 3 ,7 - 二甲基 - 2 ,6 - 辛二烯 - 1 - 醇 C10 H18O 0. 33 90 16 12. 77 α- 紫罗兰酮 C13 H20O 0. 59 93 17 13. 48 β- 紫罗兰酮 C13 H20O 0. 52 95 18 14. 78 2 - (4 - 甲氧基苯基)乙醇 C9 H12O2 1. 36 94 19 15. 85 5 - 己基二氢呋喃 - 2 - 酮 C10 H18O2 0. 78 90 20 18. 24 邻苯二甲酸二乙酯 C14 H14O4 2. 13 98 21 21. 31 邻苯二甲酸二 (2 - 甲基丙)酯 C16 H22O4 21. 91 97 22 22. 63 邻苯二甲酸二丁酯 C16 H22O4 15. 13 94 23 23. 17 (z ,z) - 9 ,12 - 十八碳二烯酸 C18 H32O2 0. 84 99 24 23. 95 二十四烷 C24 H50 0. 23 98 25 30. 56 邻苯二甲酸单 (2 - 乙基 - 己)酯 C16 H22O4 26. 51 91 2 　结果与讨论 2. 1 　江苏产桂花精油化学成分 通过 GC - MS 分离并检测出了桂花水蒸汽蒸 馏出的低沸点物 25 个峰 , 经空白试验从保留时间 1～3 min 内的峰大部分为空白萃取峰 , 少部分为 含量很小的产物峰。分析确认了 3. 69 min 以后含 量大于或接近 0. 1 %的 25 种化合物 , 鉴定的各化 合物质量分数约占挥发油总量的 94. 76 %。从表得 知 , 江苏产桂花精油中主要成分为 32甲基222丁醇 13126 %、32乙基232甲基庚烷 4190 %、32甲基252己 烯212醇、α2紫罗兰酮、β2紫罗兰酮、22(42甲氧基苯 基)乙醇 1136 %、52己基二氢呋喃222酮 0187 %、邻 苯二甲酸二乙酯 2113 %、邻苯二甲酸二 (22甲基 丙)酯 23191 %、邻苯二甲酸二丁酯 15113 %、邻苯 二甲酸单 (22乙基己) 酯 26151 %、烷烃等 , 占挥发 油总量的 85180 %。可以看出 , 江苏产桂花香味成 —83— 第 26 卷第 1 期 2007 年 1 月 　　　　　　　　　　　　 分析试验室 Chinese Journal of Analysis Laboratory 　　　　　　　　　　　　 Vol. 26. No. 1 2007 - 1 分是顺2氧化芳樟醇、反2氧化芳樟醇、芳樟醇、 3 ,72二甲基21 ,5 ,72辛三烯212醇、苯乙醇、2 ,62二甲 基23 ,72辛二烯22 ,62二醇、3 ,72二甲基22 ,62辛二烯2 12醇、(32甲基222丁醇 13126 %、32甲基252己烯212 醇、紫罗兰酮、22(42甲氧基苯基) 乙醇 1. 36 %、邻 苯二甲酸二乙酯 2. 13 %、邻苯二甲酸二 (22甲基 丙)酯 21. 91 %、邻苯二甲酸二丁酯 15. 13 %、邻苯 二甲酸单 (22乙基2己) 酯 26. 51 %。其中顺2氧化芳 樟醇、反2氧化芳樟醇、芳樟醇、3 ,72二甲基21 ,5 ,72 辛三烯212醇、苯乙醇、2 ,62二甲基23 ,72辛二烯22 , 62二醇、3 ,72二甲基22 ,62辛二烯212醇、32甲基222丁 醇 13. 26 %、32甲基252己烯212醇、紫罗兰酮是用作 各种高档香水香精的最主要香料成分 , 天然品大 量存在于各种精油中 ; 芳樟醇、苯甲醇具有抗菌 活性和抗炎活性[8 ,9 ] 。 图 1 　桂花挥发油总离子流图 Fig. 1 　Toal ion chromatograms of the volatile oil in flower of Osmanthus fragrant Lour . 2. 2 　不同产地桂花香味成分比较 比较已经研究的结果 , 可看出不同产地的桂 花香气成分不同。安徽六安桂花浸膏净油的主要 成分为棕榈酸 11. 74 % ,β2紫罗兰酮 9. 46 % , 亚麻 酸甲酯 9. 04 % , 亚麻酸 6. 29 % , 二氢2β2紫罗兰酮 5. 34 % , 油酸乙酯 2 94 % , 芳樟醇氧化物 4. 49 % 等[3 ] ; 用超临界 CO2 萃取的贵州产桂花的两个变 种银桂 (O. fragransvar. latifoliusMark) 、金桂 (O. fra2 gransvar. thunbergiiMark) 净油的化学成分[2 ] : 银桂 净油主要成分为二十碳三烯酸甲酯、42羟基2β2紫 罗兰酮、十六碳酸、β2紫罗兰酮、52已基二氢22 (3H)2呋喃酮 (r2癸内酯) 、四氢紫罗兰酮等 ; 金桂 净油主要成分为二十碳三烯酸甲酯、32(32羟基丁 基)22 ,4 ,42三甲基222环已烯212酮、十六碳酸、9 , 12 ,152十八碳三烯212醇等。用石油醚浸泡贵州产 桂花得到的浸膏 , 再用无水乙醇脱浸膏蜡质 , 无 水乙醇低温静置 , 所得净油化学成分为烷烃 , 苯 环芳烃 , 蒙桁生物 脂肪醇、脂肪醛、酯肪酸、香叶 醇、甲酯、乙酯 (酸等) 、紫罗兰酮及其衍生物、γ2 癸内酯、呋喃化合物、苯二甲酸酯等[12 ] 。 用活性炭吸附丝作为吸附剂 , 对浙江产桂花 的头香气进行吸附与测试研究[5 ] , 与动态顶空法 对杭州产桂花进行吸附研究和用溶剂提取法对贵 州产桂花提取所得的香气成分基本相同[6 ] , 主要 为β2芳樟醇、顺2氧化芳樟醇、反2氧化芳樟醇、β2 蒎烯、萜品二醇、1 ,82萜二烯、二氢2β2紫罗兰酮、 β2顺2罗勒烯等化合物 , 检出的桂花香气成分中芳 樟醇质量分数最高 , 但杭州产顺2罗勒烯含量高 , 芳樟醇含量较低。 用β2D2葡萄糖苷酶对浙江产桂花进行酶解后 , 再用固相微萃取进行顶空吸附 , 测试桂花头香香 气成分[13 ] 。得到的结果与上述基本相同。 2. 3 　不同产地桂花中邻苯二甲酸酯类化合物存在 及含量的比较 在我们的研究中 , 发现桂花精油中含有多种 邻苯二甲酸酯类化合物 , 其中邻苯二甲酸单 (22乙 基2己)酯质量分数达到 26. 51 % , 其余几种邻苯二 甲酸二乙酯 2. 13 %、邻苯二甲酸二 (22甲基丙) 酯 21. 91 %、邻苯二甲酸二丁酯 15. 13 %含量也很高。 为了证实邻苯二甲酸酯的存在 , 进一步对水蒸汽 蒸馏后的桂花热水水溶液进行乙醚萃取 , 并进行 了 GC2MS 测试 , 结果也发现了大量的邻苯二甲酸 酯类化合物。将文献对桂花香味成分研究得出的 邻苯二甲酸酯类化合物含量进行比较 (比较见表 2) , 可以发现不同产地或同一产地的桂花中邻苯 二甲酸酯类的存在与否及含量的多少与品种、生 长条件特别是与提取方法有关。邻苯二甲酸酯类 是一种内分泌干扰 (endo2crine disrupting , ED)物质 , 具有微弱的毒性及雌激素效应 , 已确认为环境雌 激素 , 具有生殖毒性 , 会导致生物繁殖能力下降 和生殖器官畸形等 , 它还具有致突变和致癌作 用[10 ] , 在我国将这类物质称为“环境激素类污染 物”而列入我国提出的“中国环境优先污染物黑名 单”中[11 ] 。因而将桂花提取物作为化妆品和食用香 精时需要重新评价其安全性 , 另外也需要对现有 应用于化装品及食用香精的桂花精油作全面的分 —93— 第 26 卷第 1 期 2007 年 1 月 　　　　　　　　　　　　 分析试验室 Chinese Journal of Analysis Laboratory 　　　　　　　　　　　　 Vol. 26. No. 1 2007 - 1 析 , 以确保化妆安全性和食用安全性。 表 2 　不同产地的桂花邻苯二甲酸酯类型、含量及提取方法的比较 Tab. 2 　Comparison of kind , content , and extracting method of phthalates in flowers of Osmanthus fragrant from different pla2 ces. 产地 化合物 质量分数 wΠ% 提取方法 测试部位 杭州 [7 ] 邻苯二甲酸二乙酯 0. 1 吸附法 , XAD 树脂 头香 杭州 [6 ] 未报道 吸附法 , XAD 及 Porapak 树脂 头香 杭州 [5 ] 未报道 吸附法 , 活性碳吸附丝 头香 贵州 [12 ] 邻苯二甲酸二丁酯 1. 35 乙醇提取浸膏法 净油 贵州 [2 ] 未检出 超临界 CO2 萃取法 净油 安徽六安 [3 ] 未报道 乙醇提取浸膏法 净油 浙江金华 [12 ] 未报道 固相微萃取法 头香 江苏淮安a 邻苯二甲酸二乙酯 2. 13 水蒸汽蒸馏法 精油 邻苯二甲酸二 (22甲基丙)酯 23. 91 水蒸汽蒸馏法 精油 邻苯二甲酸二丁酯 15. 13 水蒸汽蒸馏法 精油 邻苯二甲酸单 (22乙基己)酯 26. 51 水蒸汽蒸馏法 精油 江苏淮安b 邻苯二甲酸二乙酯 1. 18 热水浸泡 , 乙醚萃取法 邻苯二甲酸二 (22甲基丙)酯 1. 12 邻苯二甲酸二丁酯 0. 56 　　注 : a 挥发油成分中分析得到 ; b 残液成分中分析得到 　　综上所述 , 采用超临界萃取、顶空吸附法和 水蒸汽蒸馏等不同的提取方法对不同产地的桂花 香味成分进行研究 , 得到的研究结果表明其主要 香味成分均为紫罗兰酮、r2癸内酯和芳樟醇及其氧 化物 , 仅含量有所不同。但在其余成分差距较大 , 显示出桂花的产地及其品种的不同、提取方法及 检测方法的不同 , 可能会导致检测出的结果有所 不同。 作为化妆品和食用香精的桂花材料一般是用 水蒸汽蒸馏法和溶剂提取法所得到的精油和浸膏。 文献所研究的桂花绝大多数研究了其头香、乙醇 提取物的净油 , 本研究用水蒸汽蒸馏提取江苏产 桂花精油 , 其中邻苯二甲酸酯含量很高 , 而这类 酯对生物体的生育器官具有一定的毒害作用。这 一研究结果提示对已研究的不同产地桂花精油除 用超临界萃取、顶空吸附法进行研究外 , 还需要 进行水蒸汽蒸馏提取及检测 ; 也需要对现有应用 于化妆品及食用香精的桂花精油作以全面的分析 , 以确保化妆安全性和食用安全性。这一研究对合 理利用这一香料资源具有重要的意义 , 也为合理 开发利用这一植物资源提供了理论依据。 参考文献 [1 ] 　Sisido K, Kurozumi S , Utimoto K et al . Perf Essent Oil Rec , 1996 , 57 : 557 [2 ] 　巫华美 , 陈 　训 , 何香银等. 云南植物研究 , 1997 , 19 (2) : 213 [3 ] 　麦秋君. 广东工业大学学报 , 200 , 17 (1) : 73 [4 ] 　施云海 , 杨中文 , 周展云. 香精香料化妆品 , 1993 , 4 : 5 [5 ] 　冯建跃 , 赵 　菁 , 黄巧巧等. 浙江大学学报 (理学 版) , 2001 , 28 (6) : 672 [6 ] 　张晓林 , 林祖铭 , 金 　声等. 高等学校化学学报 , 1986 , 7 (8) : 695 [7 ] 　祝美莉 , 丁德生 , 黄祖萱等. 植物学报 , 1985 , 27 (4) : 412 [8 ] 　Martin S , Padilla E , Ocete M A et al . Planta Med , 1993 , 59 (6) : 533 [9 ] 　Lorente I , Ocete M A , Zarzuelo A et al . J Nat Prod , 1989 , 52 (2) : 267 [10 ] 　李满秀 , 王华燕. 分析化学 , 2005 , 33 (9) : 1315 [11 ] 　齐文启 , 孙宗光. 痕量有机污染物的监测. 北京 : —04— 第 26 卷第 1 期 2007 年 1 月 　　　　　　　　　　　　 分析试验室 Chinese Journal of Analysis Laboratory 　　　　　　　　　　　　 Vol. 26. No. 1 2007 - 1 化学工业出版社 , 2001 , 162 [12 ] 　丁成斌 , 熊光同 , 王 　强. 贵州科学 , 1993 , 11 (3) : 40 [13 ] 　杨志萍 , 姚卫蓉 , 钱 　和. 精细化工 , 2005 , 22 (12) : 924 A study on chemical composition of the essential oils from Osmanthus fragrant flowers XU Ji2ming 3 and L Β Jin2shun (Department of Chemistry , Huaiyin Teachers College , Jiangsu Key Laboratory for Chemistry of Low2Dimensional Materials , Huaian 223300) , Fenxi Shiyanshi , 2006 , 26 (1) : 37～41 Abstract : The essential oils from osmanthus fragrant flowers were extracted with steam distillation and its chemical composition was determined by GSΠMS. The experimental results indicated that the aroma components form Jiangsu producing area were terpene , alcoholates , Linalool oxide , ionones , 52hexyldihydro22 (3H)2Furanone ,) and phthalates etc. The proportion of phthalates in these oils is more than those of other components. In order to prove the existence of phthalates , the solution which had been treated with stream was extracted and the components were detected with GCΠMS. Compared with other producing areas , the aroma contents were all Linalool oxide , ionones etc. , but the con2 tents of phthalates are different , the content of phthalates were much more than that of other producing area. These re2 sults indicated that we should combine different methods to extract the contents of spices , on the other hand , the cont2 ents of essential oils whether contain phthalates when they were used in cosmetics and food essence should be studied further. Keywords : Osmanthus fragrant flowers ; Essential iol ; GSΠMS ; Phthalates ; Spice ; Cosmetics —14— 第 26 卷第 1 期 2007 年 1 月 　　　　　　　　　　　　 分析试验室 Chinese Journal of Analysis Laboratory 　　　　　　　　　　　　 Vol. 26. No. 1 2007 - 1